简单来说，泡水后手指皮肤会发皱的现象，是由于在手指等部位，皮肤的角质层细胞吸水膨胀导致的。
为什么角质层细胞会吸水？
我们的皮肤分为三层，表皮、真皮和皮下组织。表皮层的细胞一直在生长、更新，最终死亡，成为表面的角质细胞。一般认为皮肤吸水发皱主要发生在这一层。[1]
皮肤的结构
关于角质层细胞吸水的原理，目前主要有两种解释。
“半透膜”理论：细胞膜具有半透膜的特性，可以使水份从低浓度的一方流向高浓度。角质细胞虽然是“死细胞”，但不影响膜的半透性。细胞内的液体相对于外部的水来说，属于浓度较高的一方，因此就会从外部向内吸水。[2]
“毛细作用”理论：角质细胞内存在大量蛋白，这些蛋白对水产生了毛细作用，将外部的水吸入细胞内。这与纸巾、海绵吸水的原理是一样的。[3]
为什么吸水后的皮肤会发皱？
角质层的内部结构，可以很形象描绘为“护城墙”——角化细胞是墙上的“砖头”，脂质是砌墙的“泥”。脂质的作用不仅是把细胞连接起来，更是阻挡水分通过的良好屏障。[4]这种情况下，水分只能一层一层的逐渐往里突破。
角化细胞和脂质
因此，泡水的皮肤并非内外整体一起膨胀，而是外层细胞膨胀较大，内层细胞膨胀较小，呈扇形模式。这就导致最外层皮肤表面积增大。这一层皮肤在挤压之下，发生了起皱现象。
为什么这种现象发生在手指？
发皱的现象常常在手脚指的表面出现，可能的原因包括：
1，这些部位皮肤的角质层较厚，膨胀效果明显。当然，太厚太硬的部位也很难起皱，例如手掌根部等。
2，这些部位皮肤是没有皮脂腺的。皮脂腺分泌皮脂，这是一种油脂，覆盖在皮肤表面，对水份有阻隔作用。皮脂少的部位，水分更容易进入角质层。[5]
3，这些部位的皮下脂肪不多。脂肪有良好的弹性，皮下脂肪多的部位比较不容易发皱。
其它解释
一些科学家发现，皱褶的产生与神经有关。在神经失去控制的皮肤区域，浸泡皮肤不会产生皱褶。[6]后来进一步发现，当皮肤泡水时，细胞内电解质平衡发生改变，引起这些部位的神经活动开始增强。神经与血管之间有突触联系，神经活动增强将导致血管收缩，使这些部位的血流量下降。而这又使得这些部位的皮肤紧张性降低，暂时变得松弛，出现褶皱。[7]
因此，皮肤泡水后发皱的现象可能不仅仅是个物理过程，生物的神经活动也可能在其中起到调节作用。这方面的研究还在进行中。
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